都是從陸地祖先進化而來的海洋動物,為什麼魚龍的尾巴是垂直的,而鯨的尾巴是水平的?


. 謝邀,最近真是和鯨杠上了

不可以以目的論解釋進化
不可以以目的論解釋進化
不可以以目的論解釋進化

關於進化有一個最常見的誤讀,即:動物是為了達到某種目的而進化為某種形態
這是錯的,進化無疑是偶然論的:生物其實不是為了達到某種特點的目的而進化的,所有的進化都是美麗的意外

猛獁象不是看了天氣預報知道要降溫了才進化出長毛,它只是偶然長出了長毛,忽然天冷了,它活下來了(同樣的,後天天熱了,它就掛掉);古猿從樹上下來的時候,也不是為了進化出電腦旁邊的你和我,只不過在尼安德特人他們倒下之後,我們這一種人類勉強活了下來;我們現在進化出了對許多病毒天然免疫,也不是刻意為之的,只是不能免疫的那些人都被病毒殺死了沒有機會留下後代。

(家住朝陽區的猛獁象郝先生表示:這拖麻的是什麼天兒啊!真是要活活熱死本寶寶了!)

認識了這一點,我們就可以展開下邊的話題了。

  • Q:為什麼鯨的尾巴是平的

關於鯨的尾巴為什麼是平的,有許多不同的推論。最廣為人知的是這樣的:

  • A:鯨需要定時返回水面呼吸,呼吸後潛入深水捕食,平尾便於鯨做這樣的上下垂直遊動。

這是典型的以目的論來解釋進化。必須承認,乍看上去,這個推論李菊福:比如抹香鯨之類的鯨,確實需要潛入深達3000米的海底捕食大王烏賊。鯨沒有魚鰾,潛浮全靠尾巴驅動,平尾似乎真的更有利於潛浮。

(進擊的抹香鯨,目標,海底3000米)

然而只需要通過簡單的推論,很容易就可以發現這種推論站不住腳。

比如,為什麼一些只生活在淺水水域的鯨(比如大部分的淡水鯨,棲息地環境水深最多不過10米)也進化出平尾?如果深水鯨是為了「有利於潛浮」的目的而進化出平尾,淺水鯨沒有這樣的需求,為何也「選擇了」這樣的進化?

而更有力的反例,便是題主所說的——魚龍。同樣是以肺呼吸,同樣從陸地返回海洋,同樣也有大量的魚龍需要潛入一定的深度覓食,同樣需要浮出水面換氣呼吸,為什麼魚龍沒有進化出平尾?

所以說,不要以目的論解釋進化……我有沒有很羅嗦……

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我們大概來看一下這兩種從陸地返回海洋的生物為什麼走上了不同的進化道路

魚龍這個生物出現的很突兀,目前還沒有發現足夠的化石來解釋魚龍進化的詳盡過程。我們只能推測,在三疊紀初期,某種已經適應了陸地生活的爬行動物,不知道出於什麼動機返回了水中生活,然後很好的適應了這種環境,一度成為海中霸主。

從陸地上的四肢運動,到海洋中的尾部驅動,運動方式的改變,是魚龍已經適應海洋生活的最有力證明。

然而儘管如此,魚龍的尾部,也並未進化的和魚類一樣

(早期的歌津魚龍,它的尾部顯然不像魚尾,而更像蜥蜴的尾巴,這種尾部的驅動效率是比較差的)

(可見隨著進化進程,魚龍的尾鰭不斷變得更像魚類。但尾鰭的骨骼結構,仍然是類似蜥蜴的尾巴,尾鰭的上分叉,並沒有骨骼支撐)

(而魚的骨骼是完全不同的,可以看到,魚尾是有骨骼支撐的,叫做尾桿骨或尾下骨)

顯然,我們能發現魚龍的尾巴和真正魚類的尾巴,雖然看起來相似,但實則大不同。魚類的尾巴上下都有骨骼支撐,而魚龍,只有尾巴下分叉有骨骼,上分叉只是個肉質的凸起而已。本質上說,魚龍的尾巴,只是爬行動物尾巴的變形版。

讓我們回頭看看鯨的尾巴,它們的平尾巴里,有沒有骨骼支撐呢?

答案是:同樣沒有!

這樣我們很容易就能得到一個結論:任何進化,都更趨向於在現有基礎上進行改良。在現有基礎上進化,更高效,也有更多的機會活下去;

既然如此,現有基礎的差異,就有可能導致進化方向的差異

鯨的哺乳動物祖先,脊柱的橫突更大,棘突相對小一些,附著在棘突和橫突上的肌肉,更有利於驅動脊柱上下擺動發力,脊柱連接的結構也決定了哺乳動物脊柱前後擺動的幅度也可以更大(所以人可以向前蜷成一團,卻不能向兩側蜷成一團)

而魚龍的爬行動物祖先,脊柱結構上,棘突更大,附著在棘突上的肌肉更強健,更有利於尾部橫擺,我們相信,它還沒下海的時候,就喜歡左右搖擺自己的尾巴

(PS:你要問我為什麼哺乳動物和爬行動物脊柱有這麼多差別,我……不知道)

作為同樣從陸地返回海洋的生物,魚龍和鯨的祖先,都肯定經歷過用四肢划水、尾巴輔助的階段。尾部輔助划水時,肯定也是以最容易發力的姿勢。魚龍的祖先的骨骼和肌肉結構決定了它用尾部左右搖擺,鯨的祖先骨骼和肌肉架構決定了它用尾部上下搖擺。豎直和水平的尾部從這一天就開始分化。

說到這裡,我們明白了,魚類、鯨、魚龍是三種不同的尾部驅動結構。而這些差異是由骨骼和肌肉結構的差異導致的。

可能有的同學又要問了:道理我都懂,可是,到底哪一種更好呢?

用四肢驅動的蛇頸龍和海龜要說了:

好你妹啊!都很說了不要用方法論解釋進化!

http://weixin.qq.com/r/mzrfxw3EGFBnrUmk92_J (二維碼自動識別)


首先要說,脊柱上下擺動或是左右擺動都可以獲得動力,也就是說都可以在自然選擇中存下的可能。

魚類脊柱運動是左右方向的(目測純屬隨機)。兩棲類從魚類演化出,爬行類從兩棲類演化出,脊柱運動方式沿襲,都是左右扭動,魚龍雖現階段具體演化路線不明,但可以確定是爬行動物過去的),沿襲脊柱運動方式,所以尾巴是左右擺動的。

哺乳類從爬行類演化,演化過程中發生了脊柱運動方式的突變(可以直立躥躍),並因為適應環境保存下來(顯然躥躍式奔跑顯著提高了速度)。躥躍式奔跑需要脊柱做上下運動。所有的水生哺乳類的祖先是成熟的陸生哺乳類,其脊柱的運動方式已經進化成完美的上下運動法,承襲於此,回到水裡他們也是上下擺動的。

另: @nan hu,提醒一下,尾巴和後肢是完全不同的,八竿子打不著,你的類比不太恰當。


把「進化論」改成「天演論」,知乎上就少了很多問題。

最初中文對「evolution」這個字有兩種翻譯。「進化」一詞來自日語(日制漢語)。嚴復是最早反對使用「進化」者之一。後人在《天演論》書尾的名詞表中寫到:「evolution一詞,嚴氏譯為天演,近人撰述多以進化二字當之。嚴復主張以"天演"取代"進化"。」

——百度百科


業餘回答:垂直尾部有利於在水平面方向獲得靈活機動,水平尾部適合垂直方向快速上浮下潛,水生動物除了鯨等哺乳動物都是能在水中呼吸的,只有水生哺乳動物需要定期上浮換氣,所以只有水生哺乳動物有水平型的尾部,以上。


脊椎動物尾鰭本來也是各種各樣的。

像魚龍和滄龍分別從不同的陸地祖先發展到海里,但尾椎都是深入尾鰭的下葉,形成一種歪尾,一些甲胄魚也是這樣。然後鯊魚的尾椎是深入尾鰭的上葉,和魚龍滄龍正好反過來。魚更是很多種尾鰭都有。這些都是豎直展開的。水平展開的尾鰭,就是鯨豚和海牛一類動物,是依靠纖維結締組織,而不是骨骼支撐的。然後其他海洋脊椎動物,如上龍,蛇頸龍,海龜,企鵝,海豹等等,都是沒有所謂嚴格的尾鰭


注意:以下答案有大量知識性錯誤,請勿中毒!

感謝所有指正和批評的聲音。其實我最後段話在第一稿就早已經說了,本答案「純屬扯淡」。希望閱讀者不要當真,更不要繼續點贊了。

落款:想刪除答案但是找(lan)不(de)到(zhao)自己什麼時候回答的了的答主。
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不光鯨的尾巴是水平的,海豚的也是,甚至海豹的也是!所有水裡面的哺乳動物都是。

尾巴是水平的還是豎直的,這是一個區分魚類和哺乳動物的重要方法。你看如果把人的兩條腿縫在一起,人也是只能前後打水吧(對應「尾巴」是水平的)。

我猜想哺乳動物都挺像的:就是海豚尾巴分叉成海豹,再進一步分叉,最後就分叉成豬狗牛馬猴子人了。

其實我是外行,以上純屬扯淡。因為,陸地上不也有蛇和毛毛蟲的不同么?


這事情的確是偶然,這是進化不定向決定的,但是還真喝哺乳類下水和蜥形綱下水有關係
提供個思路:蜥形綱動物的脊椎是很難上下擺動的,而非常適合左右擺動。哺乳類的脊椎是很適合上下擺動的。於是非常大的概率,蜥形綱動物下水後,尾巴還是保留了左右擺動的方式,哺乳類下水,下面就交給自然選擇吧。


這個問題挺有意思

我覺著原因可能是,鯨的尾鰭是後肢進化而來,而魚龍的尾鰭是由尾巴進化而來。不同的來源在相似的適應性進化驅使下導致了不同的結果。

理由有二

1. 陸生爬行動物(恐龍、鱷魚)尾巴一般都很強壯而且用途較大,而陸生哺乳動物尾巴都比較短小。這樣的話,魚龍祖先的尾巴進化為尾鰭就好解釋了。鯨祖先的尾巴進化為尾鰭就比較難,只能是後肢進化為尾鰭。

恐龍家族,粗壯的尾巴

哺乳動物,短小的尾巴

2.我們看一下魚龍和鯨的差異,很顯然鯨是沒有後鰭的。而題主給出的魚龍是有的。

魚龍

海豚好像也是沒有後鰭的


進化是結果不是目的…

哺乳動物的生理結構天生前後肌肉發達…
爬行動物就是在地上扭來扭曲的…


魚龍是重返海洋的爬行動物,鯨類是重返海洋的哺乳動物,它們都是脊椎動物。我就從脊椎動物的進化角度跟大家瞎掰掰。

在脊椎動物進化之初,是沒有尾巴的。當時的脊椎動物比較笨拙,一般在海底底棲。它們遇到危險的逃命方式,是上下擺動身體,往前逃離一段距離。

當脊椎動物進化出尾巴後,雖然它們還有笨重的骨甲,但無一例外的採取了左右搖擺尾巴的遊動方式,比如甲胄魚。因為底棲生物上下擺動尾巴容易碰到地面,游泳效率不高之外,還容易損傷尾巴。而且你觀察甲胄魚的復原圖可以發現,它們尾巴下分叉很短,上分叉很長。這是因為它們常年沉于海底,較短的下分叉尾不會磨到地面,並由較長的上分叉尾提供更多的動力。(你如果多了解一些魚類的話,你會發現在海洋表面生活的魚類尾鰭上半部分很短,下半部分很長。而不接近海洋頂部和底部的魚類尾鰭形狀會比較對稱。)

當魚類上岸發展成兩棲類後,依然保持了便於左右搖擺的脊柱結構。而脊柱左右搖擺可以使兩棲類每一步邁出的距離更大一些,在當時是一個進化優勢。古老的爬行動物和哺乳動物(類哺乳爬行類)都繼承了這一點。

但也出現了一個缺點,身體左右搖擺奔跑時會反覆壓迫兩個肺葉,導致難以呼吸。對此,爬行類進化出了單循環呼吸方式,哺乳類進化出了膈膜結構強化呼吸。

為了增強膈膜呼吸效果,哺乳類採取了脊椎前後彎曲的運動方式,借力背弓奔跑。每一次脊柱的彎曲和伸展都增強了一次呼吸。採取這種方式,不但增強了跑步速度和跳躍距離,也把運動時的呼吸問題解決了。

鯨類祖先是進化成熟的哺乳動物,自然也會去選擇其熟悉的上下擺動方式游泳。(現存很古老的哺乳動物鴨嘴獸即已經使用上下擺動的尾巴輔助其游泳)。

魚龍的祖先是一種蜥蜴,我不清楚它們是否發展出了單循環呼吸系統,但不管其發展到了那一步,都沒有演化出也沒必要演化出上下擺動的脊椎運動方式。所以它們的尾巴是左右擺動的。

另外多說兩句:有答友舉例早期魚龍尾巴不像魚尾,而像鞭子一樣。我看了那副圖,有和他不一樣的見解。一般尾巴形態進化很快的,不會有那麼強的滯後性。早期魚龍呼吸系統較差,需要長期待在水面附近,所以其尾鰭上半部分極短,而需要更長的下半尾鰭補充游泳功能。(而我們尾巴上下運動的鯨類就沒有這樣的煩惱,長期生活在海面附近的海豚頂多也就是把嘴巴長成了地包天,而尾巴一點影響也沒有。)


生物進化並不是一味往好的方向發展,有其偶然性,根本無法預測,所以說許多動物經過這麼長時間的演變有的沒變化,有的甚至退化了。


你看哺乳動物奔跑時脊柱的運動方向,再對比爬行類快速移動時脊柱運動方向。


實名反對其他答案
湖北鱷這種魚龍的原始祖先就習慣於尾部左右搖晃擺水。
而步行游鯨就開始學著拍水


脊椎結構決定的吧,哺乳動物脊椎前後或者說上下比較靈活,海豚,鯨魚都是上下擺動,包括人。魚類自始至終,都是左右擺。


強答。雖然「不可以以目的論解釋進化」 ,但應該還是有點原因的。

1.爬行動物的脊椎只能左右晃,你看陸地上爬行動物都是跑起來都是左右晃(擺脫了這種低效的跑步姿勢的恐龍改用兩個腿站著跑),到水裡後尾巴左右擺,尾巴自然變成垂直的。

2.同樣擺脫低效跑步姿勢的哺乳動物沒選擇站著跑,而是讓脊椎更加靈活,奔跑時脊椎上下動(典型:獵豹),因為陸地上脊椎上下動這種習慣,到水裡尾巴上下晃變成水平的。這條有點牽強,哺乳動物脊椎很靈活上下動,左右動都沒問題。


準確的講,鯨是沒尾巴的。至少人家沒尾骨。所謂水平的尾巴不過是兩條腿併攏成的。然而魚龍的兩條腿是叉開的,後面伸出一條大尾巴。就像鱷魚一樣。你仔細看鰭的位置和數量就好了。


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